CN104271871B - 一种防喷器、防喷密封组件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于井场防喷器的密封组件(223)。所述防喷器包括壳体和可操作地连接至该壳体的至少一个部件(225)。所述壳体具有孔和从中穿过的通道。管可定位成穿过该孔并接合在其中。所述密封组件(223)包括密封板(352)、密封承座(354)、以及至少一个密封件(356)。所述密封板(352)可操作地连接在所述壳体与所述防喷器的至少一个部件之间，并且具有在其中延伸的至少一个密封凹槽(353)。所述密封承座(354)可置于围绕着密封板(352)的周边，具有可置于密封凹槽(353)中的至少一个承座唇部，以及具有至少一个密封容座。所述密封件(356)可接收地定位在所述至少一个密封容座中，并且可定位成与所述壳体、所述至少一个部件及其组合中的一个密封接合。

Description

一种防喷器、防喷密封组件及其使用方法

技术领域

本发明总体涉及执行井场作业的技术。更具体地，本发明涉及防止井喷的技术，例如涉及防喷器和/或密封组件。

背景技术

可以进行油田作业来定位和收集有价值的井下流体。石油钻井平台定位于井场，井下工具比如钻具置于地面中以到达地下储层。一旦井下工具形成井筒以达到期望的储层，套管就可以在井筒内胶合就位，并且所述井筒完成来自储层的流体的初始生产。井下管状装置可以定位在井筒中，以使得地下流体能够通至表面。

如果从井筒释放的地下流体泄漏的话，则可能对环境造成威胁。设备比如防喷器(BOP)可被定位在井筒周围以形成围绕其中管的密封来防止随着流体被带至表面时的泄漏。BOP可以具有选择性可致动的柱塞或柱塞阀盖，比如管子柱塞或剪切柱塞，其可以被驱动来密封和/或切断井筒中的管。在美国专利/申请第20110000670；7814979；和7367396号中提供了BOP的一些示例。

所期望的是使BOP具有各种特征，比如密封件、柱塞块、门和/或锁定机构等，用于井场作业。BOP和/或特征的示例可以提供在专利申请号US13/018217(在提交申请时尚未公布)、US2010/0243926、US2011/0012311、US5897094、US7044430、US7051989、US5575452、WO2012/012192、WO2012/012193、US7195224和US7798466中。

发明内容

在至少一个方面，本发明涉及一种用于井场防喷器的密封组件。所述防喷器包括壳体和可操作地连接至该壳体的至少一个部件。所述壳体具有孔和从中穿过的通道，以及可定位成穿过该孔并接合在其中的管。所述密封组件包括密封板、密封承座以及至少一个密封件。所述密封板可操作地 连接在所述壳体与所述防喷器的至少一个部件之间，所述密封板具有在其中延伸的至少一个密封凹槽，所述密封承座可围绕着密封板的周边布置，所述密封承座具有可置于至少一个密封凹槽中的至少一个承座唇部，并且还具有至少一个密封容座。所述密封件可接收地定位在所述至少一个密封容座中，并且可定位成与所述壳体和/或所述部件中的一个密封接合。

所述部件包括门，该门可操作地连接至所述壳体并提供选择性地接近所述通道。所述密封板具有带有扁平表面的椭圆体，所述扁平表面可定位成相邻于所述壳体和所述至少一个部件。所述密封板具有穿过其中的至少一个孔，以接收所述至少一个部件的至少一个部分。所述密封组件还包括紧固件，以将所述密封板可操作地连接至所述部件、所述壳体及其组合中的至少一个。所述密封板沿其周边的一部分具有台阶，所述密封承座具有相应的唇部，该唇部定位成可接收在所述台阶中，并相邻于所述壳体和/或所述部件。所述壳体和所述部件中的至少一个在其中具有至少一个壳体容座，所述承座唇部中的至少一个可定位在所述容座中。所述密封承座和密封件包括橡胶材料和/或金属材料。所述密封板包括金属材料。

在另一方面，本发明涉及一种用于井场的防喷器，具有延伸到井筒中的管。所述防喷器包括壳体、可操作地连接至该壳体的至少一个部件、以及至少一个密封组件。所述壳体具有孔和从中穿过的通道，以及可定位成穿过该孔并接合在其中的管。所述密封组件包括密封板、密封承座以及至少一个密封件。所述密封板可操作地连接在所述壳体与所述防喷器的至少一个部件之间。所述密封板具有在其中延伸的至少一个密封凹槽，所述密封承座可围绕着所述密封板的周边布置。所述密封承座具有可置于所述至少一个密封凹槽中的至少一个承座唇部，并且具有至少一个密封容座。所述密封件可接收地定位在所述至少一个密封容座中，并且可定位成与所述壳体和/或所述部件中的一个密封接合。

所述部件可以包括门，该门可操作地连接至所述壳体并提供选择性地接近所述通道。所述密封板可操作地连接在所述壳体和所述门之间，所述密封件可定位成与所述壳体和所述部件密封接合。所述部件可以包括可滑动地定位在所述通道中以切断所述管的柱塞组件。所述部件可以包括门组件，该门组件可操作地连接至所述壳体并提供选择性地接近所述通道。所述门组件可以可接收地连接至所述柱塞组件。所述密封板的孔接收穿过其 中的所述柱塞组件的一部分。所述壳体具有成形为接收所述密封承座的壳体容座。所述部件可以具有成形为接收所述密封组件的部件容座。所述防喷器还可以包括可操作地连接至所述柱塞组件以对其致动的致动器。

在另一方面，本公开涉及一种密封井场防喷器的方法。所述防喷器包括壳体和可操作地连接至该壳体的至少一个部件。所述壳体具有孔和从中穿过的通道。管可定位成穿过该孔并接合在其中。所述方法包括：将密封板可操作地连接在所述壳体与所述防喷器的至少一个部件之间(所述密封板具有在其中延伸的至少一个密封凹槽)；将密封承座围绕着所述密封板的周边布置(所述密封承座具有可置于所述至少一个密封凹槽中的至少一个承座唇部、以及至少一个密封容座)；以及将至少一个密封件定位在至少一个密封容座中，并且定位成与所述壳体、所述部件及其组合中的一个密封接合。

本发明还可以涉及一种用于围绕管进行密封的防喷器，包括壳体、门组件和密封组件。所述壳体具有孔和从中穿过的通道。所述管可定位成穿过该孔。所述门组件可定位成围绕着所述壳体的开口，并提供选择性地接近其中的通道。所述密封组件可操作地连接至所述门组件，并且可定位成与所述壳体密封接合，由此所述通道得以密封。

本发明还可以涉及一种密封管的方法。所述方法包括围绕着井筒定位防喷器，将管定位成穿过所述壳体的孔，以及通过将所述通道中的密封组件定位成与所述门组件和所述壳体密封接合来密封所述通道。

附图说明

因此，本发明的上述特征和优点可以得到详细地理解，可以通过参照其中在附图中示出的实施例对本发明进行更具体地说明(上面进行了简要概括)。然而要指出的是，附图仅示出了典型的实施例，因此不应被认为是限制其范围。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚简明起见，某些特征及附图的某些视图可能以夸大的比例或示意性地示出。

图1示出了具有带有柱塞组件、门组件和密封组件的防喷器(BOP)的近海井场的示意图。

图2A-2B示出了分别处于密封和非密封位置的带有柱塞组件的BOP的垂直剖视图。

图3示出了BOP的密封组件和门组件的分解图。

图4A-4B示出了分别处于密封和非密封位置的表示其中密封组件的BOP的一部分的透视剖视图。

图5A-5D示出了具有各种密封配置的各种BOP的一部分的垂直剖视图。

具体实施方式

下面的说明书包括体现本发明主题的技术的示例性装置、方法、技术、和/或指令序列。然而，应该理解的是，所描述的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。

防喷器(BOP)可以绕着管定位来随其提供密封，例如在井喷时。为了接近BOP的各部分和/或其中的部件，BOP可以设置有门组件，以对其提供选择性的接近。为了防止泄漏，例如在高的压力和温度时，密封组件可以设置在壳体和门组件之间。该密封组件可以与BOP壳体自对准。

图1示出了近海井场100，其具有海底系统104和表面系统102。表面系统102可以用来便于在近海井场100的油田作业。表面系统102可以包括钻机105、平台106(或容器)和控制器108。

海底系统104包括导管(例如，提升管)110，其从平台106延伸到海底112。该海底系统还包括带有延伸到井筒118中的管116的井口114、BOP120和控制器108。BOP 120具有不同的BOP部件，比如柱塞组件124，其用于剪切管116和密封井筒118。柱塞组件124可以与管116接合，以形成绕着该管的密封件和/或切断或切割该管116。BOP 120还具有门组件125，用于提供选择性接近到BOP中；以及密封组件123，用于密封BOP 120，如下面将在本文中更全面地说明。密封组件123可用于密封所述壳体、门组件125和/或BOP 120的其它部件。

表面系统102和海底系统104可以设置有位于不同地点的一个或多个控制器108，以控制表面系统102和/或海底系统104。通信链路126可以被提供用于控制器108和井场100的各个部分之间的通信。

虽然BOP 120在此被描述为用于海底作业，但应该理解的是，井场100可以基于陆地或水，且BOP 120和/或剪切密封系统124可用于任何井场环境。BOP 120可以切断和/或密封管装置，比如管116。如本文所用的 “管装置”是指管状构件或装置，比如管道、某些井下工具、套管、钻杆、衬垫、连续油管、生产管道、电缆、钢丝绳、或定位在井筒中的其它管状构件、以及相关的部件，比如钻铤、钻杆接头、钻头、测井工具、封隔器等，(称为“管”或“柱”)。

图2A和图2B示出了分别处于密封和非密封位置的BOP 220的纵向剖视图。BOP 220包括壳体228，带有孔230和穿过其中的通道232。该BOP还包括柱塞组件224和门组件225。柱塞组件224包括柱塞块234、柱塞轴236、柱塞式油缸238和致动器240。柱塞轴236延伸穿过柱塞通道237。图2A和2B的BOP 220示出为带有两个相对的柱塞组件224，但是可以在任何方向上设置任何的数量。柱塞块234可以密封和/或切断管216。在美国专利第5735502号中描述了可以与BOP一起使用的柱塞组件的示例。

门组件225包括门242，其提供接近通道232和BOP 220的部件。柱塞轴236延伸穿过门242直至在其外部的柱塞式油缸238。门组件225还设置有带有齿246的锁244，用于锁定与壳体228的接合。所示的锁244包括一对锁定板248，其位于门242和壳体228之间，用于对随之的接合进行互锁。锁244可以任选地与门242或壳体228成为一体。

密封组件223定位在相邻于门242的通道232中。密封组件223提供的密封围绕着门242和BOP壳体228。如图所示，密封组件223定位在门242的内表面上，用于密封通道232。

密封组件223示出为定位在BOP壳体228和门组件225之间的BOP中，但也可以在配置成接收密封组件223的其它位置。

图3示出了门组件225的透视图和密封组件223的分解图。密封组件223包括密封板352、密封承座354、密封件356和紧固件358。密封板352示出为具有穿过其中、用于接收紧固件358的孔360的椭圆形板，并且具有用于接收密封承座354的密封凸缘353。尽管密封板352示出为是椭圆形的，但其可以是提供BOP壳体228和门组件225之间密封的任何形状(例如，参照图2A和图2B)。

返回参照图3，紧固件358延伸通过密封板352并进入到门242中，用于将密封板352固定至其。门242设置有凹部350，用于接收密封组件223。孔360之一可以成形为接收穿过其中的柱塞轴236(和其它部件)。密封承座354具有轨道配置，其可围绕着密封板352的周边布置。密封件356 可以设置成围绕着密封承座354。密封件356可以具有凹口，用于接收密封件356。

图4A和4B示出了图2A和2B中的BOP 220的一部分的透视剖视图，示出了密封组件223分别处于预对准(或未对准或者非密封)和对准(或密封)位置。如这些图所示，锁定板352具有密封槽464，用于接收密封承座354的承座唇部466和密封件356。该密封承座具有凹穴467，用于接收密封件356。密封承座354靠着门242的内表面。密封承座354的底表面470靠着壳体228。密封件356定位成相邻于密封承座354的底表面470，以向其提供支撑。壳体228设置有壳体槽468，用于接收密封承座354。

密封承座354可以具有配置成装配在门242、板352和/或壳体228之间的横截面形状。门242、板352和/或壳体228可以设置有各个凹槽，用于容纳密封承座354。密封承座354可以设置有期望的形状和不同的延伸部或唇部，用于装配到各个凹槽中。一个或多个密封件356可以设置在绕着密封承座354的各个位置。密封承座354和/或密封件356可以是不同强度的其他材料的弹性金属，能够提供BOP的部件之间的密封。在示例中，密封承座354是金属，密封件356是弹性材料，其可定位成与壳体228和/或门242密封接合。

在图4A的预对准位置，螺栓358可以定位成在安装密封组件223时穿过密封板352并进入门242中。一旦在预对准位置，就可以调节螺栓358(例如，未紧固)来移动密封组件223至对准位置，如图4B所示。一旦在对准位置，就可以紧固螺栓358，且密封组件223固定就位，以便与门组件242和壳体228密封。在某些情况下，门组件225可能在BOP 220中没有对准。密封组件223可以对准至BOP 220的壳体228，并且对可能发生在门组件225中的未对准进行调节，从而提供可对准的密封组件223。

图5A-5D示出了BOP的一部分的纵向剖视图，其中密封组件223具有不同的配置。在每个版本中，BOP都有门242和壳体228，其中密封组件223、223a-c可接收地位于其间。门242和壳体228可以被修改以接收不同的密封组件，且不同的密封组件可以被修改，以便可密封地安装在门242和壳体228之间。

图5A示出了图4A和4B的密封组件223。图5B示出了密封组件223a。在此版本中，密封承座354a具有密封唇466a，其延伸一定的距离到 门242a的凹槽572中。密封件466a的底表面470a的第一部分置于门242a的凹槽572中，密封件466a的底表面470a的一部分置于壳体228a的腔468a中。密封件(或其他加力构件)356沿着密封件466a的底表面470a定位。密封件466a还具有肩部574，用于接收密封板352a的一部分。

在图5C的版本中，密封组件223b包括带有双凹槽464b的密封板352b，用于接收密封承座354b的唇部466b。密封件(或其他加力构件)356b沿着门表面571和密封承座354b的底表面370b定位。底表面370b做成台阶状，用于与壳体228b的腔468b和门凹槽572b接触。

在图5D的版本中，壳体228c具有倾斜的凹槽或表面468c，以接收密封组件223c的密封承座354c和密封件356c。密封承座354c的底表面370c是倾斜的，用于相配地接合倾斜的凹槽468c。门242c沿着其中的内表面具有台阶状的门凹槽572c，用于接收唇部466c。密封件356c定位在密封承座354c和壳体228c及门242c之间。

尽管提供了门组件、密封组件和壳体的各种配置，但应当理解的是，本文中的BOP和密封组件的各部分可以配置成增强其间的密封。

本领域技术人员应当理解的是，本文所公开的技术可以经由配置成带有算法来执行所需功能的软件而实施于自动化/独立应用。这些方面可以通过对具有适当硬件的一个或多个合适的通用计算机进行编程来实现。编程可通过使用可由处理器读取的一个或多个程序存储设备并且对可由计算机执行的指令的一个或多个程序进行编码来实现，用于执行本文所述的操作。该程序存储设备可以采取这样的形式，例如一个或多个软盘；CDROM或其它光盘；只读存储器芯片(ROM)；以及本领域公知或以后开发的其他形式。指令的程序可以是“目标代码”，即以二进制形式，其可由计算机或多或少地直接执行；以“源代码”的形式，其需要在执行前编译或解释；或者以某些中间形式，比如部分编译的代码。程序存储设备及指令编码的精确形式在这里是无关紧要的。本方面的各方面还可以配置成(通过适当的硬件/软件)仅在现场执行所描述的功能和/或经由扩展的通信(例如，无线、因特网、卫星等)网络来进行远程控制。

虽然参照各种实施方式及开发对各实施例进行了说明，但应当理解的是，这些实施例是说明性的，且本发明主题的范围并不局限于此。可以进行许多变化、修改、增加和改进。例如，一个或多个密封组件可以设置有 不同的形状，并且位于BOP的各个部件之间来提供其间的密封。

多个实例可以被提供用于作为单一实例的本文所述的部件、操作或结构。一般而言，在示例性配置中表现为单独部件的结构和功能可以被实施为组合的结构或部件。同样地，表现为单一部件的结构和功能可以被实施为单独的部件。这些和其他变化、修改、增加、以及改进可以落入本发明主题的范围内。

Claims (19)

1.一种用于井场防喷器的密封组件，所述防喷器包括壳体和具有可靠着所述壳体定位的表面的门，所述壳体具有孔和从中穿过的通道，管可定位成穿过该孔并接合在其中，所述密封组件包括：

密封板，其可靠着门的所述表面和所述防喷器的所述壳体定位，所述密封板具有延伸到密封板的周边中的至少一个密封凹槽；

密封承座，其具有可围绕着所述密封板的周边布置的内表面，所述密封承座具有从所述内表面延伸的至少一个承座唇部，该至少一个承座唇部可容纳在至少一个密封凹槽中，所述密封承座具有延伸至密封承座的表面中的至少一个密封容座；以及

至少一个密封件，其可接收地定位在所述至少一个密封容座中，所述至少一个密封件可定位成与所述壳体和所述门中的至少一个密封接合，从而在其间形成密封。

2.如权利要求1所述的密封组件，其中，该门可操作地连接至所述壳体并提供选择性地接近所述通道。

3.如权利要求1所述的密封组件，其中，所述密封板具有带有扁平表面的椭圆体，所述扁平表面可定位成相邻于所述壳体和所述门。

4.如权利要求1所述的密封组件，其中，所述密封板具有穿过其中的至少一个孔，以在该孔中接收柱塞轴的至少一个部分。

5.如权利要求1所述的密封组件，还包括紧固件，以将所述密封板可操作地连接至所述门、所述壳体及其组合中的至少一个。

6.如权利要求1所述的密封组件，其中，所述密封板沿其周边的一部分具有台阶，所述密封承座具有相应的承座唇部，该承座唇部可接收在所述台阶中，并相邻于所述壳体、所述门及其组合中的一个。

7.如权利要求1所述的密封组件，其中，所述壳体和所述门中的至少一个具有至少一个壳体容座，所述密封承座具有可接收在所述至少一个壳体容座中的至少一个承座唇部中的另外一个。

8.如权利要求1所述的密封组件，其中，所述密封承座和所述至少一个密封件包括橡胶材料、金属材料及其组合中的一个。

9.如权利要求1所述的密封组件，其中，所述密封板包括金属材料。

10.一种用于井场的防喷器，具有延伸到井筒中的管，所述防喷器包括：

壳体，具有孔和从中穿过的通道，管可定位成穿过该孔并接合在其中；

门，具有可靠着所述壳体定位的表面；以及

至少一个密封组件，包括

密封板，其可靠着门的表面和防喷器的壳体定位，所述密封板具有延伸至密封板的周边中的至少一个密封凹槽；

密封承座，其具有可围绕着所述密封板的周边布置的内表面，所述密封承座具有从所述内表面延伸的至少一个承座唇部，所述至少一个承座唇部可容纳在至少一个密封凹槽中，所述密封承座具有延伸至密封承座的表面中的至少一个密封容座；以及

至少一个密封件，其可接收地定位在所述至少一个密封容座中，所述至少一个密封件可定位成与所述壳体和所述门中的至少一个密封接合，从而在其间形成密封。

11.如权利要求10所述的防喷器，其中，该门提供选择性地接近所述通道。

12.如权利要求11所述的防喷器，其中，所述密封板可操作地连接在所述壳体和所述门之间，所述至少一个密封件可定位成与所述壳体和所述门密封接合。

13.如权利要求10所述的防喷器，其中，所述门包括可滑动地定位在所述通道中以切断所述管的柱塞组件。

14.如权利要求13所述的防喷器，还包括可操作地连接至所述柱塞组件以对其致动的致动器。

15.如权利要求13所述的防喷器，其中，所述门包括门组件，该门组件可操作地连接至所述壳体并提供选择性地接近所述通道，所述门组件可接收地连接至所述柱塞组件。

16.如权利要求13所述的防喷器，其中，所述密封板的至少一个孔接收穿过其中的所述柱塞组件的一部分。

17.如权利要求10所述的防喷器，其中，所述壳体具有成形为接收所述密封承座的壳体容座。

18.如权利要求10所述的防喷器，其中，所述门具有成形为接收所述至少一个密封组件的门容座。

19.一种密封井场防喷器的方法，所述防喷器包括壳体和具有可靠着所述壳体定位的表面的门，所述壳体具有孔和从中穿过的通道，管可定位成穿过该孔并接合在其中，所述方法包括：

将密封板靠着门的表面和防喷器的壳体可操作地连接，所述密封板具有延伸至密封板的周边中的至少一个密封凹槽；

将密封承座的内表面围绕着所述密封板的周边布置，所述密封承座具有从所述内表面延伸的并可容纳在所述至少一个密封凹槽中的至少一个承座唇部，所述密封承座具有延伸至密封承座的表面中的至少一个密封容座；以及

通过将至少一个密封件可容纳地定位在至少一个密封容座中并且与所述壳体和所述门中的至少一个密封接合，在壳体和门之间形成密封。